物聯(lián)網(wǎng)智能家居探秘

陳文霆

摘 要：隨著信息時(shí)代的到來，物聯(lián)網(wǎng)快速的發(fā)展著，智能家居已經(jīng)逐漸進(jìn)入了這個(gè)時(shí)代，融入了人們的生活，為人們提供了極大的方便。智能家居是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用了有線或是無線傳感器，通過指令，能遠(yuǎn)程操作的一類家電。智能家居作為家庭信息化的實(shí)現(xiàn)方式，已經(jīng)逐漸走入大眾的生活，并且在持續(xù)強(qiáng)大的發(fā)展之中走向更加智能的世界，為越來越多的居民提供了一個(gè)更加舒適安全的環(huán)境。本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)在智能家居中的作用及其技術(shù)和原理并對(duì)其未來的發(fā)展提出了展望。

關(guān)鍵詞：智能家居；物聯(lián)網(wǎng)；自動(dòng)控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）17-0029-02

1 智能家居的概念

1.1 基本概念

智能家居不同于普通家居，它以住宅為平臺(tái)，經(jīng)過編程，通過物聯(lián)網(wǎng)等控制技術(shù)，能被遠(yuǎn)程操作，為家中提供一個(gè)舒適而且安全的環(huán)境，比普通家具更節(jié)能更環(huán)保。它會(huì)用到無線通信技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和智能家電技術(shù)等。在未來它會(huì)更加的智能，并且有著極大的發(fā)展空間。

1.2 發(fā)展情況

智能家居起源與國外，由少量安防轉(zhuǎn)換到人機(jī)互動(dòng)。它最先在美國誕生，在美國以數(shù)字技術(shù)改造為主，追求豪華但不符合環(huán)保的理念。日本的智能家居擁有更高的技術(shù)，功能性強(qiáng)并且環(huán)保充分實(shí)現(xiàn)了智能化和現(xiàn)代化。加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國家先后開始開發(fā)智能建筑和智能家居產(chǎn)品。中國智能家居產(chǎn)業(yè)中北京、上海、深圳發(fā)展相對(duì)比較好。

1.3 智能家居的分類

按照網(wǎng)絡(luò)布線技術(shù)分類主要分為3類，基于分布式現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、基于集中控制技術(shù)和基于無線技術(shù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)與無線網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)步，現(xiàn)在的智能家居大多已采用無線技術(shù)。也可根據(jù)規(guī)模大小進(jìn)行分類，一種是以小區(qū)為單位，完成樓宇對(duì)講、安防監(jiān)控、物業(yè)服務(wù)、物業(yè)管理、設(shè)備檢測(cè)、燈光控制、社區(qū)醫(yī)療等任務(wù)，另一種是以單個(gè)用戶住宅為單位，進(jìn)行家中的燈光控制和家電控制等，不與外部統(tǒng)一。

2 服務(wù)于智能家居的物聯(lián)網(wǎng)的原理

物聯(lián)網(wǎng)是通過紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、射頻識(shí)別等信息設(shè)備，按照指令，把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接，經(jīng)過信息的交換和交流，使其實(shí)現(xiàn)智能化的識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念。它有三方面的特征：全面感知，可靠傳輸和智能處理。而這些特征融入在物聯(lián)網(wǎng)的四個(gè)層次中，分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層和接入層。構(gòu)架如圖1所示。

感知層是由各種傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，能通過多種無線智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的采集和識(shí)別，其中包括傳感器、識(shí)讀器、傳感器網(wǎng)關(guān)等，用來識(shí)別物體、采集信息。這一層的主要作用是獲取數(shù)據(jù)，先通過傳感器、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備，采集數(shù)據(jù)，然后通過藍(lán)牙、紅外線、布線技術(shù)等短距離傳遞數(shù)據(jù)。所以這一層相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官。

網(wǎng)絡(luò)層是由互聯(lián)網(wǎng)、有線及無線通信網(wǎng)和云計(jì)算平臺(tái)等組成，通過算法為子網(wǎng)選擇一條最佳路線，然后把感知到的信息快速安全的傳送到指定位置，所以它的主要作用也就是傳遞信息。它的作用在于路由器選擇，擁塞控制及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，并且向上一層提供信息通道，也就是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。它主要依靠路由器和協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口，主要是對(duì)數(shù)據(jù)的處理和管理，然后將數(shù)據(jù)與各行業(yè)需求相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。它的主要功能圍繞著數(shù)據(jù)和應(yīng)用。例如在智能電網(wǎng)中遠(yuǎn)程電力抄表時(shí)在住戶家中的讀表器就是感知層中的傳感器，這些傳感器在收集到用戶用電的信息后，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送并匯總到發(fā)電廠的處理器上。這個(gè)處理器就是應(yīng)用層，之后它會(huì)根據(jù)收到的信息，采取相關(guān)措施。

接入層的主要設(shè)備是物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，它要將感知控制層的眾多終端接入互聯(lián)網(wǎng)。它一方面可以通過接口與感知控制層的終端通信，將終端發(fā)送來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器遠(yuǎn)程控制命令，另一方面又具有以Wi-Fi或4G等各種通信接口接入網(wǎng)絡(luò)，從而與遠(yuǎn)程服務(wù)器通信。所以它作為物聯(lián)網(wǎng)的最后一個(gè)層次，它的主要作用就是網(wǎng)絡(luò)與終端用戶的連接。

物聯(lián)網(wǎng)在運(yùn)用時(shí)，會(huì)提供很多的方便，例如：當(dāng)一輛汽車去加油時(shí)，通過物聯(lián)網(wǎng)可以掃描器車上的射頻識(shí)別標(biāo)簽，對(duì)其進(jìn)行解讀并識(shí)別后，自動(dòng)顯示汽車應(yīng)該加幾號(hào)油，并且根據(jù)汽車的使用情況，檢測(cè)出汽車目前有哪些問題，哪些設(shè)備需要更換，這樣，直接為顧客提供了方便，不用再去專門的汽車4S店進(jìn)行檢查和保養(yǎng)。

3 智能家居工作原理及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 智能家居工作原理

智能家居主要是通過人為的設(shè)置和操作，先將指令通過手機(jī)等智能設(shè)備發(fā)送出去，通過運(yùn)營(yíng)商，傳到家中的網(wǎng)關(guān)，把信號(hào)發(fā)送到家具上，從而對(duì)其進(jìn)行控制。例如：當(dāng)安裝了亮度傳感器時(shí)，當(dāng)室內(nèi)亮度達(dá)到設(shè)定的某一值時(shí)便會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，若亮度不夠則會(huì)自動(dòng)打開，當(dāng)然若主人離開了家，那么無論光線如何，燈光都會(huì)自動(dòng)關(guān)上；當(dāng)安裝了數(shù)字窗簾開關(guān)后，根據(jù)指令，會(huì)在早晨某個(gè)固定時(shí)刻打開窗簾，若是今天想睡懶床，也可在頭一天晚上提前設(shè)定好時(shí)間，讓它晚一兩個(gè)小時(shí)打開；當(dāng)安裝了安防人體感應(yīng)器，在主人離開家時(shí)自動(dòng)設(shè)防，若檢測(cè)到有人在活動(dòng)時(shí)，馬上觸發(fā)電話報(bào)警，不設(shè)防時(shí)，感應(yīng)到人，便主動(dòng)開燈并向設(shè)定的手機(jī)中發(fā)出信息。因此，智能家居中溫度傳感器、光電傳感器及電感式傳感器等必不可少。以上就是智能家居的工作原理，為人們提供了舒適和安全的環(huán)境。如圖2所示。

3.2 智能家居關(guān)鍵技術(shù)

（1）布線技術(shù)是由通信光纜、各種電纜及有關(guān)硬件構(gòu)成的布線系統(tǒng)支持電信網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用，對(duì)信息進(jìn)行連接與傳送，進(jìn)而控制各種家電。智能家居進(jìn)行裝修時(shí)需要各種數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行控制和管理，而這些數(shù)據(jù)不得不通過布線系統(tǒng)來連接，所以布線技術(shù)越來越受到重視。它運(yùn)用的是模塊化通用結(jié)構(gòu)，是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與傳輸更加方便。它既可以作為一個(gè)完善的小區(qū)中綜合布線系統(tǒng)中的一部分，也可以獨(dú)立成為一套完整的綜合布線系統(tǒng)。它是智能家居的基礎(chǔ)和信息傳遞的通道，是智能家居的關(guān)鍵之一。（2）網(wǎng)關(guān)技術(shù)，早期網(wǎng)關(guān)即指路由器，路由器計(jì)算路由并把分組后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到本地網(wǎng)絡(luò)之外的區(qū)域，而現(xiàn)在路由器變成了多功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，網(wǎng)關(guān)則是在網(wǎng)絡(luò)層上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，是一種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，既可與廣域網(wǎng)互聯(lián)，又可與局域網(wǎng)互聯(lián)，同時(shí)相當(dāng)于翻譯器搭建網(wǎng)橋，重新整合，傳遞消息。這種技術(shù)，不僅對(duì)規(guī)范智能用電服務(wù)、促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)有著重要的意義，同時(shí)能帶來良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。它能提高政府對(duì)居民的管理效率，同時(shí)能提高整個(gè)電網(wǎng)的可靠性和綜合效率。在其他領(lǐng)域上，如在環(huán)境保護(hù)、食品安全、交通管理、工業(yè)檢測(cè)等方面，涉及的范圍十分廣泛。在這些不同的領(lǐng)域中，他們的基本功能也都是把感知層采集到的各類信息通過相關(guān)的流程傳遞到互聯(lián)網(wǎng)，然后實(shí)現(xiàn)一定的管理功能，不同領(lǐng)域執(zhí)行的功能不同。（3）無線通信技術(shù)是一種利用電磁波信號(hào)可以在空間中進(jìn)行信息交流的一種通信方式在移動(dòng)中實(shí)現(xiàn)的無線通信又通稱為移動(dòng)通信，人們把二者合稱為無線移動(dòng)通信?？捎镁W(wǎng)絡(luò)技術(shù)擴(kuò)大作用距離而仍然保持它的效率。而下一代無線通信將會(huì)考慮更多因素，如無縫融合、高性能的物理層及靈活和自適應(yīng)的接入，所以無線通信技術(shù)其數(shù)據(jù)率將會(huì)越來越高。目前，WIFI、藍(lán)牙技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，但它的節(jié)點(diǎn)太少，不適合應(yīng)用到智能家居中作為通信的主力。因此我們正尋找著距離更遠(yuǎn)、效率更高、安全性強(qiáng)的無線通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)更加可靠智能化。endprint

4 智能家居的未來發(fā)展及展望

智能家居從誕生到現(xiàn)在，市場(chǎng)的反應(yīng)一直以來很好，但普遍呈現(xiàn)的問題在于價(jià)格高，跨產(chǎn)業(yè)合作困難，與其他國家的政策和發(fā)展速度差距略大。但根據(jù)報(bào)道顯示，到2020年，全球智能家居的整體規(guī)模將由目前的100億美元增長(zhǎng)至500億美元，并且預(yù)計(jì)在2030年增長(zhǎng)到4000億美元。到2030年，亞洲市場(chǎng)銷售額將超過1150億美元，將占據(jù)全球市場(chǎng)25%以上的份額。所以從市場(chǎng)來看，智能家居正朝著很好的方向發(fā)展。而從智能家居本身來看，它大致會(huì)有如下的發(fā)展：

（1）在未來，智能家居會(huì)在全國乃至全世界慢慢普及成為像智能手機(jī)一樣的日常用品，每個(gè)人都離不開它，它給人們帶來了極大的方便。智能手機(jī)、智能遙控器、電腦等都將成為控制智能家居的最重要的移動(dòng)式智能控制終端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控與控制?？刂葡到y(tǒng)將會(huì)使用無縫融合無線控制系統(tǒng)，讓整個(gè)系統(tǒng)覆蓋更廣通信更流暢。（2）個(gè)人認(rèn)為，智能家居在現(xiàn)在也在將來都會(huì)有很好的發(fā)展，現(xiàn)在的時(shí)代是信息化時(shí)代，每一個(gè)人都愿意去追求更加舒適美好的生活，而智能家居正好能滿足人們這一愿望，所以在未來的發(fā)展上它的前途一片光明。（3）在未來，希望每個(gè)人家中都能擁有智能家居，享受舒適安全的生活，減少犯罪概率。并且智能家居也能不斷改進(jìn)，能脫離路由器，不需要人去控制，每天能自動(dòng)完成各項(xiàng)常規(guī)事物，具有人性化的安排，其技術(shù)發(fā)展能更加迅速，打造祖國美好的明天。

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